有机无灰减摩剂对流体动压润滑减摩性能影响机制

有机无灰减摩剂能减低流体动压润滑摩擦因数,对提升流体动压润滑性能提供了新思路。采用单油酸甘油酯、油酸、季戊四醇四异硬脂酸酯、司盘80作为有机无灰减摩剂,以质量分数5%与PAO 5基础油进行调和,制备4种不同润滑油样,采用流体动压润滑试验机对比其摩擦学性能。试验结果表明,有机无灰减摩剂在边界润滑和混合润滑中均具有一定减摩效果,在流体动压润滑下减摩效果更明显。其中,含质量分数5%季戊四醇四异硬脂酸酯的油样具有最佳的减摩作用,其在流体动压润滑状态下可使基础油的摩擦因数降低19.6%。分子动力学模拟结果显示,有机无灰减摩剂在摩擦表面产生滑移现象,减少了分子间碳链的相互缠绕,进而降低流体动压润滑下的摩擦因数。

流体动压径向橡胶密封圈的密封特性研究

基于矩形断面密封圈这一简化模型 ,首次推导了具体的润滑方程和弹性变形方程 ,运用迭代算法计算了油膜厚度和油膜压力分布 ,并讨论了几个密封系统参数对油膜厚度的影响 ,对于得到预期的弹流润滑效果具有指导意义。

Kalsi型流体动压密封结构及其接触性质研究

流体动压径向密封是利用流体动压效应研制的新型径向动密封结构, 其典型产品Kalsi型流体动压密封已在国外石油机械中获得了成功应用。在分析该密封结构和机理的基础上, 提出了“软弹流”数值迭代研究方法, 并采用MSC Marc软件对影响密封性能的重要因素———轴向接触压力进行了分析, 探讨了结构、材料、初装配条件在Kalsi密封应用中的作用, 为深入开展理论研究和进行密封圈的研制奠定了基础。

表面织构流体动压润滑性能的研究进展

表面织构技术是指通过一定的加工技术在摩擦副表面加工制备出具有一定尺寸、形状和排列的微观结构的技术,是改善摩擦副摩擦学性能的有效手段.合理的表面织构设计可以显著改善机械零件表面的摩擦学性能,流体润滑条件下的表面织构优化设计是目前国内外研究的重点.文中在分析当前表面织构技术发展现状的基础上,较详细地论述了表面织构的形态特征及作用机制,讨论了表面织构形状和方向、表面织构分布、表面织构参数、表面粗糙度、速度和载荷等因素对织构化表面流体动压润滑性能的影响,总结了表面织构流体润滑理论的研究现状,并指出了当前表面织构化存在的问题和发展方向.

核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析

以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象,考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用,建立了密封组件三维多场耦合模型,结合有限差分法和有限单元法,采用数值迭代技术进行了耦合场的计算.研究了高压下密封端面变形的特点和规律,分析了密封压力对密封性能的影响作用.结果表明:密封环端面产生径向收敛锥度和周向波度,高压侧密封深槽对密封端面周向波度的生成起重要作用,密封端面锥度的形成与密封环宏观结构密切相关.随密封压力的增大,密封端面收敛锥度和波度均增大,密封泄漏率增加,而端面摩擦系数减小.为在高压下形成较大的波度,建议将动压深槽加工在软质密封环端面上.

圆弧槽流体动压型机械密封的性能研究

以核主泵用圆弧槽流体动压机械密封为研究对象,建立了端面液膜压力控制方程,应用有限元法分析了稳态工况下圆弧槽几何结构参数对密封性能参数的影响,以在较高液膜刚度条件下获得较低泄漏量为几何参数的优化准则,得到了密封具有优良综合性能的几何参数优选范围。结果表明:当槽深比为2.0～6.0,槽数为8～24,槽宽范围在0.75mm至端面外内半径之差的1/2,圆弧槽内半径小于和等于时端面外内半径之差的1/2时,密封具有优良综合工作性能。

核主泵用流体动压密封环复杂形面超精密磨削

提出采用回转台带动密封环回转和杯形砂轮端面切入磨削来加工核主泵用流体动压密封环复杂形面新方法,其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮俯仰角、砂轮侧偏角、砂轮与回转台中心距使磨削接触弧线是密封环波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制回转台转动和砂轮或回转台的同步跟随运动使磨削接触弧线一端点在波纹面外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度波纹面,在砂轮轴线与回转台轴线平行时磨削密封坝面。其实现策略是采用细粒度金刚石杯形砂轮做恒定切削深度微进给切入磨削。其优点是砂轮磨损对磨削精度没有影响,面形精度取决于回转台的回转运动和砂轮或回转台的同步跟随运动精度,能够实现核主泵用流体动压密封环复杂形面的高面形精度、低表面粗糙度加工。

周向斜面台阶螺旋槽液膜密封流体动压性能

为降低密封面间液体流动发散区液膜压力损失及提高密封性能,在矩形截面螺旋槽中引入周向斜面台阶结构并建立物理模型。基于JFO空化边界,探讨了不同槽深时,斜面转角比对液膜压力、降低空穴发生及流体动压性能的影响。结果表明:当斜面转角比小于1/30时,下游泵送或上游泵送液膜密封的周向膜压或螺旋线方向膜压均得到迅速提升而空化面积比迅速降低,尤其是上游泵送密封;随斜面转角比增大,空化面积比先增大后减小,空穴区中液膜开始破裂位置前缘压力呈增加趋势,而液膜重生成位置后缘压力反之。槽深的增加有助于提升液膜压力和降低空化面积比,当槽深为8～12μm,在斜面转角比为0.1～0.3时,两类型液膜密封承载能力均可达到最大值,前者最大增幅约13.5%,后者约28%;摩擦扭矩最大增幅约4.6%,增幅较小;泄漏量随斜面转角比的变化规律与承载能力相似。

圆柱形金属橡胶多孔材料流体动压性能相似性判据的确定

依据金属橡胶多孔材料的制备工艺及节流特性,确定了影响金属橡胶节流元件流体动压特性的影响参数。利用相似性定理中的量纲相似理论(π定理),推导出了决定圆柱形金属橡胶多孔材料流体动压特性的7个相似性判据,为试验研究及结果分析提供了依据,极大地减少了试验工作量和试验及分析工作的盲目性。该论文的研究成果对于研究多孔材料具有非常重要的参考价值。

镶嵌式直线深槽流体动压型机械密封性能研究

以端面开有直线深槽的镶嵌式密封结构为分析对象,建立了密封环与润滑液膜间的流固力耦合模型,采用有限差分和有限元法分别求解润滑方程和变形方程,研究了密封压力和转速对润滑液膜的影响规律,分析了操作参数对密封性能的影响。研究结果表明,由于直线深槽作用,密封端面形成了一定的波度和锥度,波度随着压力的升高而变大,但锥度增幅不是很明显,而对波度的变化影响较大。密封端面的波度和锥度随转速的变化不大。密封压力升高时,密封端面间的泄漏率增大,摩擦系数相应地减小;密封转速增大时,密封端面间的泄漏率变化不是很明显,而摩擦系数相应的增大。

止推轴承流体动压润滑失效分析

指出了经典润滑理论无法预测实际止推轴承所存在的润滑失效现象。给出了润滑失效分析的基本理论。讨论了温度引起的润滑失效机理、热流体本构方程和临界膜厚，给出了润滑失效分析理论与试验及其他理论的对比。在此基础上对国内的部分止推轴承和三峡水电站机组止推轴承的设计方案进行了润滑失效分析。

流体动压柔性径向密封技术的研究与应用

环形柔性径向密封具有占用空间小、适应振动冲击工况、制造装配容易等优点,但长期以来仅限用于低速、低压的动密封场合,而且密封寿命较短。流体动压柔性径向密封则是在保持常规柔性径向密封优点的基础上,利用流体动压效应研制出来的新型径向流体动密封结构,它的出现使得柔性径向密封件的工作寿命有了大幅度提高,并且提高了密封面间的相对运动速度和密封腔室内外的工作压差。分别从流体动压油封、流体动压挤压型密封两方面介绍了流体动压柔性径向密封技术及其相应的研究与应用情况,并在对密封机理及已有研究方法进行阐述的基础上,提出了更为可行的"软弹流"数值迭代研究方法。国外的工程实际应用表明,流体动压柔性密封技术是一种高性能的密封新技术,它使得挤压型橡胶密封圈的最大密封压力和最大工作线速度分别高达35.0MPa、3.5m/s,而且特别适用于要求结构空间紧凑、磨砺性较强的恶劣工况场合,值得在国内橡塑密封件行业大力推广。

磨削加工时磨削液的流体动压效应

根据流体动压润滑理论，分析了平面砂轮磨削时磨削液的流体动压效应，并考虑砂轮渗透度的影响，推得了有限定线接触条件下磨削液三维流动的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程。用数值分析方法，得出了砂轮磨削区内磨削液动压力的分布曲线和液膜举起力。然后进一步分析讨论了砂轮渗透度、砂轮与工件间的相对速度及相对间隙对液膜举起力的影响。数值计算结果与实测数据基本吻合。

流体动压超光滑加工关键工艺参数优化

流体动压超光滑加工材料去除主要受工件表面流体动压和剪切分布的影响,根据材料去除的理论模型分析了影响材料去除的关键工艺参数。基于流体动力学仿真和具体实验对抛光轮浸没深度、抛光轮转速和抛光轮间隙对流体动压超光滑加工的材料去除速率的影响规律进行了研究。分析结果表明:抛光轮的浸没深度对材料去除速率影响不大;材料去除速率随着抛光轮转速的减小、抛光间隙的增大而减小;考虑实际使用条件,最优抛光轮转速为300 r/min、抛光间隙为25μm、抛光轮浸没深度为(2/3)R。同时对抛光头温度稳定性进行了具体实验测试,其在装置启动后4 h基本达到热平衡,通过试运行预热的方式可有效避免温升变化对抛光间隙的影响。

流体动压轴承主轴系统的动态特性实验研究

选用螺旋槽轴承代替球轴承 ,建立了螺旋槽轴承主轴系统模拟试验台 ,研究了螺旋槽轴承主轴系统的动态特性 ,并考察了载荷、速度、轴承间隙以及润滑剂等对其动态特性的影响 .结果表明 :随着转速提高 ,螺旋槽轴承主轴系统的径向和轴向不可重复误差 ( N RRO)均减小 ;载荷对主轴的径向动态特性影响很小 ,但对其轴向动态特性影响较大 ,随着载荷增大 ,轴向 N RRO逐渐减小 ;主轴的径向和轴向 N RRO均随轴向间隙减小而减小 ;随着润滑剂粘度增大 ,主轴径向 NRRO逐渐减小 ,而轴向 NRRO受润滑剂的影响不明显 ;润滑剂粘度越大 。

流体动压润滑推力轴承动特性的研究

文中讨论了推力轴承动特性研究中的几个问题．首先给出单推力瓦动特性系数的定义，接着利用坐标变换原理，提出推力轴承动特性系数的求解方法，最后给出一种加快计算速度的方法，从而使推力轴承动特性系数的计算既具有理论上的严谨性又不失实用性．对固定瓦推力轴承的动特性进行了研究，结果表明推力盘的静态倾斜对推力轴承的动特性产生显著的影响．文中的工作可以进一步推广至可倾瓦推力轴承动特性的研究，并可用于推力轴承一转子系统耦合动力学分析．

流体动压径向密封及其在石油机械中的应用

常规径向动密封干摩擦时磨损快且发热严重 ;边界摩擦时会出现物理化学吸附膜 ,从而导致密封失效。为此 ,介绍应用流体动压效应研制的新型流体动压径向密封的机理及其发展历程。在 5种典型石油矿场机械中的应用情况表明 ,流体动压径向密封的最高密封压力达5 2 5MPa ,最高工作转速达 6 0 0r/min ,特别适用于结构空间有限、磨砺性较强的恶劣工作场合 。

单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应

基于流体动压理论,研究了单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应。通过自柔顺系数来体现锯丝各节点受径向力作用下所产生位移的差异,并以此建立了油膜厚度方程。运用有限差分法求解二维Reynolds方程,得到了流体动压力及膜厚的分布曲线。分析讨论了工况参数对最小油膜厚度的影响,表明最小油膜厚度随着走丝速度及研磨液粘度的增加而增加,随着锯丝转角的增加而减小。

基于等效模型的流体动压指尖密封动力学及泄漏量分析

流体动压指尖密封系统因其结构和工况条件的复杂,无法完整描述其动力学特性和泄漏性能。针对这一情况,通过有限元仿真试验,分析流体动压指尖密封系统动力学参数与指尖密封结构工况参数之间的关系,在此基础上建立等效流体动压指尖密封系统弹簧-质量-阻尼的双自由度动力学模型,实现流体动压指尖密封的动力学和泄漏性能分析。研究结果表明,只要合理选择结构和工况参数,就可以获得具有良好动力学和泄漏性能的流体动压指尖密封系统。所提出的等效动力学模型为以后进一步研究流体动压指尖密封这一复杂系统提供了有价值的思路和条件。通过与国外数据的对比,证明该等效动力学模型的可靠性和提出该模型的必要性。

高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究

针对高温高压锅炉给水泵的机械密封端面容易出现磨损或烧损的问题进行分析和研究。阐述流体动压机械密封的工作原理、密封辅助系统的优选以及对高温高压机械密封和换热器的精确设计计算。实践结果表明该高压热水泵流体动压机械密封使用情况良好,并广泛应用于高压热水泵的实际生产中。